鐵氧體磁鐵原理

更新時(shí)間：2024-09-06

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鐵氧體磁鐵的磁性能在硬鐵氧體和軟鐵氧體之間有所不同。首先，我將解釋磁性。圖 1 顯示了每個(gè)磁自旋狀態(tài)。

1. 磁性

鐵磁材料：即使不施加磁場(chǎng)，磁矩（代表磁體強(qiáng)度和方向的矢量）也沿同一方向排列的材料稱(chēng)為鐵磁材料。

亞鐵磁材料：由于相鄰原子的磁矩方向相反但大小不同而整體具有磁化強(qiáng)度的材料稱(chēng)為亞鐵磁材料。所有鐵氧體磁鐵都是亞鐵磁性的。

順磁材料：無(wú)磁場(chǎng)時(shí)磁矩指向不同方向，但施加磁場(chǎng)時(shí)磁矩沿同一方向排列的材料稱(chēng)為順磁材料。

圖 1. 每種磁性的自旋狀態(tài)

圖2顯示了每種鐵氧體磁鐵的類(lèi)型和特性。飽和磁化強(qiáng)度是指即使加強(qiáng)磁場(chǎng)，材料的磁化強(qiáng)度也不會(huì)增加的最大磁化強(qiáng)度。居里溫度是材料從鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘臏囟取?/p>

圖2. 鐵氧體的特性

2. 硬磁鐵氧體

硬磁鐵氧體是一種鐵磁材料，也是一種永磁體。根據(jù)分子磁極的取向，硬磁鐵氧體可以進(jìn)一步分為兩類(lèi)：各向同性磁體和各向異性磁體。

各向同性磁鐵：磁矩沿不同方向定向。由于磁化方向不同，可以從任意方向磁化，但磁力會(huì)變?nèi)酢?/p>

各向異性磁鐵：由于分子的磁矩沿同一方向排列，因此雖然具有方向性，但仍能提供強(qiáng)大的磁力。它是通過(guò)在烘烤過(guò)程中施加磁場(chǎng)來(lái)排列每個(gè)鐵氧體分子的磁極而制造的。

3、軟磁鐵氧體

軟磁鐵氧體只有在施加外部磁場(chǎng)時(shí)才具有磁力。雖然磁場(chǎng)比硬磁鐵氧體小，但在較寬的頻率范圍內(nèi)具有優(yōu)異的磁性能。

例如，具有尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的材料在寬頻率范圍內(nèi)具有高磁導(dǎo)率（材料被磁化的程度）。石榴石型具有單晶，在微波頻段很難破碎。

與鋁鎳鈷磁鐵的比較

鋁鎳鈷磁鐵是在鐵中添加鋁（Al）、鎳（Ni）、鈷（Co）等添加元素，采用鑄造方法或粉末燒結(jié)制造而成的磁鐵。

鋁鎳鈷磁鐵的一個(gè)特點(diǎn)是其居里溫度（不再是永磁體的溫度），達(dá)到 860°C，使其可以在高溫環(huán)境中使用。如果溫度從室溫到400℃左右，當(dāng)溫度回到室溫時(shí)，磁性幾乎可以恢復(fù)到原來(lái)的強(qiáng)度。鑄造制造的產(chǎn)品還具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。

鋁鎳鈷磁鐵用于電動(dòng)機(jī)、傳感器、揚(yáng)聲器單元和電吉他的磁性拾音器。

與鐵氧體磁鐵的區(qū)別

鐵氧體磁鐵以氧化鐵為主要成分，而鋁鎳鈷磁鐵以鐵為主要成分，添加鋁、鎳、鈷。鋁鎳鈷磁鐵的磁吸力小，容易退磁。

由于磁極之間的距離必須很長(zhǎng)，因此存在必須很長(zhǎng)的限制。鐵氧體磁鐵也比較便宜，因?yàn)樵牧镶挼墓?yīng)不穩(wěn)定且價(jià)格昂貴。

與釤鈷磁鐵比較

釤鈷磁鐵是由釤（Sm）和鈷（Co）組成的稀土磁鐵。根據(jù)成分比例分為SmCo5（1-5系列）和Sm2Co17（2-17系列）兩種，目前應(yīng)用較多的是含釤量較少的1-5系列。

釤鈷磁鐵的一個(gè)特點(diǎn)是其居里溫度高達(dá)800°C。由于具有優(yōu)異的耐腐蝕性，因此無(wú)需表面處理即可直接使用，并且還具有形狀選擇性高的特點(diǎn)。磁性能高于鐵氧體磁鐵，僅次于釹磁鐵。

與鐵氧體磁鐵的區(qū)別

由于可在高達(dá)350℃左右的環(huán)境中使用，因此可用于需要比鐵氧體磁鐵更高磁力的節(jié)省空間的高溫環(huán)境。另一方面，由于強(qiáng)度低，它也有容易開(kāi)裂和碎裂的缺點(diǎn)。原材料釤和鈷都比較稀有，因此與鐵氧體磁鐵相比，它們的價(jià)格非常昂貴。

與釹磁鐵的比較

釹鐵硼磁鐵是一種主要成分為釹（Nd）、鐵（Fe）、硼（B）的磁鐵。釹磁鐵的特點(diǎn)是易氧化、熱依賴(lài)性高。

由于容易氧化，使用前表面鍍鎳。一般在80℃以下使用。由于其強(qiáng)度相對(duì)較高，因此也不易開(kāi)裂和碎裂。

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